一起特殊的滑油分油机的转速低故障案例分析

上海海事大学船用电喷柴油机培训课题组

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1.1 ME电控柴油机的型号和意义

1.2.1 ME电控柴油机的发展（柴油机的三次技术革命）

1.2.2 ME 电控柴油机的发展（MC至ME）

7.1.1 解读：6S46ME-B 8.3主机的HPS No.2 pump 运行电流小

7.1.2 解读：6S46ME-B 8.3主机的HPS No.2 pump 运行电流小

7.1.3 解读：6S46ME-B 8.3主机的HPS No.2 pump 运行电流小

（7.1.1-7.1.3的解读的案例是：【电喷案例】上海恒瑞船务有限公司远程指导：主机6S46ME-B8.3，NO.2HPS pump运行时的电流比No.1的电流小很多）

1.3 ME电控柴油机的伺服油

2.1.1 ME电控柴油机的控制系统ECS概况

2.1.9 ME电控柴油机的电噪声

2.1.2 ME电控柴油机的MPC板

1 分油机简介

某救助船舶的滑油分油机型号为Alfa-Laval S820,其控制系统型号为EPC-5O,分离筒的额定转速为10 200 r/min。其电机型号为ABB M2AA 132 SB-2,额定功率为7.5 kW,额定频率为50 Hz, 额定电压为380 V,额定转速为3 000 r/min。马达与皮带轮之间是摩擦片传动，皮带轮与分离筒之间是皮带传动。

2 故障现象

某救助船舶在航行时，分油机出现转速低故障报警，分油机停止工作，再次手动启动后，转速最高为9 800 r/min, 无法达到分离额定转速(10 200 r/min)。等冷机一段时间后启动，转速可以达到10 200 r/min。然而，运行半个多小时后，又出现转速低故障报警。

3 故障分析

3.1 皮带打滑

因为电机与分离筒之间是靠皮带传动(见图1),如果皮带出现严重的磨损或皮带与电机之间有油膜，都会直接影响分离筒的转速，且电机的转速越高，皮带与分离筒之间需要的摩擦力就越大。

图1 皮带传动结构 

3.2 电机摩擦片损耗

由于电机是通过摩擦片(见图2)把其轴功率传输到皮带轮上，如果摩擦片出现过度损耗，必然会导致电机与皮带轮之间出现打滑，间接影响分离筒的转速。

3.3 电网频率过低

由于电机是直接由船舶电网直接供电的，根据电机转速公式n=60f/p(n为转速，f为电网的频率，p为电机的极对数),如果电网的频率过低，会直接影响电机的转速。

图2 电机摩擦片结构

3.4 电机或分离筒的轴承损坏

电机或分离筒的轴承损坏会直接增加轴的传功阻力，进而影响分离筒的转速。

3.5 电机本身故障

如果电机本身存在故障或电机存在缺相，也会导致输出功率减弱，进而影响分离筒的转速。

3.6 分离筒的排渣口未完全关闭

如果分离筒(见图3)在非排渣流程中出现滑动底盘下沉，排渣口渗漏，水或杂质在外排过程中会增加分离筒的离心力，降低分离筒的转速。滑动底盘非正常下沉的原因很多，例如外泄孔堵塞，密封/补偿水进入了开启水腔，导致托起滑动底盘的水通过泄水阀排出；又如密封/补偿水电磁阀或配水盘的喷嘴堵塞，补水量低于分离筒运行过程损失的水量，导致滑动底盘冷却水下沉[1];再如开启工作水阀卡住无法关严，进配水盘水量过多，通过开启水腔打开滑动圈的泄水阀，最终导致滑动底盘下沉。

图3 分离筒结构 

3.7 分离筒配件磨损

锁紧环变形松动、密封胶圈老化或分离筒存在间隙，都会导致分离筒排渣口非正常开启。

4 故障排除

4.1 排除电网频率过低

在试验分油机的过程，船舶处于海上抛锚期间，电网运行负荷处于较低状态，无大负载设备启动，发电机的频率一直维持在50 Hz。然而试验过程中，依然出现转速上不去的现象，最高维持在9 800 r/min, 以此排除电网频率波动对分油机转速的影响。

4.2 排除电机本身故障

通过对电机的接线和绕组的测量，都未发现任何异响，电机运行过程也未出现高温或振动异响等异常状况，因此排除电机本身故障。

4.3 排除皮带和摩擦片打滑

首先，拆卸分油机的分离电机，检查其皮带的状态良好，未发现异常破损地方，表面也没有油迹，查看更换记录，发现更换时间为500 h, 远低于厂家建议更换时间(5 000 h);其次，拆卸电机端的皮带轮内部的摩擦片，发现摩擦片只是轻微磨损；最后，对2个皮带轮进行检查，皮带轮表面也没有油迹现象。为确保无以上因素的影响，更换了新皮带和摩擦片，经过反复几遍测试，依然会出现转速上不去的现象，排除皮带和摩擦片打滑。

4.4 排除电机轴承和分离筒的轴承故障

分别对电机和分离筒进行盘车测试，用手轻轻拨动两者皮带轮，转动很流畅，用力晃动各自轴，也无松动迹象，排除电机轴承和分离筒的轴承故障。

4.5 排除分离筒本体异常

拆卸分离筒，并打开内部结构，检查锁紧环、滑动圈、配水盘、定量环等组件的孔洞堵塞情况，未发现孔洞堵塞情况，对配水盘的喷嘴进行喷水试验，未发现喷嘴堵塞情况。检查其密封圈，也未发现密封圈有明显扭转和破损的现象，查看密封圈的更换记录，更换了300 h左右，并且是正常保养更换。检查泄水阀密封情况，也未发现异常现象，因此排除分离筒本体异常。

4.6 排除水流量电磁阀组故障的可能

根据上述分析可知，开启水和密封/补偿水电磁阀故障都会引起滑动底盘异常下沉，更换新水流量电磁阀组(见图4),重新装复测试，依然出现转速偏低情况，因此排除水流量电磁阀组故障的可能。

图4 水流量控制阀组

5 故障定位分析及解决

根据说明书的排除方法和经验，初步将可能涉及的故障都进行逐一排除，唯有一样附属器件没有排除，那就是转速传感器。在电机启动运行过程中，转速传感器反馈到液晶屏的转速值也随着电机的速度升而增大，转速相对稳定，表面没有任何异常现象，因此没有更换的理由，只能把其放在最后进行分析。经过查阅该类传感器的文献可知，磁电式传感器的输出的电压：U=kN(dφ/dt)(k为修正系数，N为传感器内部线圈匝数，dφ/dt表示磁通的变化率)。磁通的变化率受线圈感应到的有效磁场强度的磁通量和滚筒的转速影响，传感器和滚筒轴的齿轮间距过近或者过远都会影响线圈接收有效的磁通量(见图5、图6),进而导致测量的转速精度容易受到影响[2]。此外，根据故障现象，分油机在冷机启动是正常的，运行一段时间后出现此问题，运行后的分油机本体温度较高，且机舱环境也高达45 ℃,由此推测：高温导致传感器塑料探头膨胀，改变了测量间隙；传感器的锁紧螺母在长时间振动后改变其锁紧的位置，导致传感器的间隙改变；传感器的电压信号因为线路老化存在信号衰减，导致测量转速信号无法达到设定要求值。

图5 磁电式传感器结构示意 

首先，排除线路老化问题，在未动传感器探头的前提下，更换中间的转接信号后，再测试分油机的运行情况，依然会出现转速上不来的故障现象。其次，调节传感器间隙，第一步减小转速传感器探头和分油机转轴的间距，启动分油机进行试验发现转速有波动，并且转速与设定转速相差更大，最高转速只有8 050 r/min; 第二步增大转速传感器探头和分油机转轴的间距，当比原来最初状态多出5个螺纹距的时候，启动分油机发现液晶屏显示的转速为10 200 r/min, 达到说明书中要求的运行转速，故障解决。经过一个多月的使用和观察，该分油机运行状态良好，未出现异常停机报警现象。

图6 转速传感器安装

6 结 论

该故障产生的原因是传感器与分离筒的距离太近，导致传感器接收的反馈磁场强度变化信号不够明显，传感器出现转速信号失真，体现为转速偏低故障现象。

1) 主管人员打破常规思维方式，不能仅通过传感器反馈电机的运行转速状态来判定传感器处于正常状态，而是要了解该传感的工作原理，确定传感器测量精度的影响因素。

2) 在排除故障的过程中，遵从先易后难的原则，先从容易排除的电网频率和电机本体故障入手，然后再进行复杂拆解，在拆解过程中进行故障排除，采用边拆解边排除的高效工作方式，接着在先易后难的基础上，优先排除最可能出现的故障因素，易损器件是最常见的故障因素，例如优先排除皮带和摩擦片。

3) 转速传感器的位置间隙排除过程中，不能仅凭经验去调整间隙，在常规思维中优先考虑传感器探头距离转轴太远，导致测量不精确，却常忽略了另外一个问题，传感器太近也会产生测量误差。

参考文献：

[1]刘碌,郑州.一起特殊的滑油分油机的转速低故障案例分析[J].航海技术,2022,No.258(06):58-60.

作者简介：

刘碌，郑州，交通运输部北海救助局